CN108736503B - 一种基于全控型ac/dc换流器的直流侧故障穿越控制方法 - Google Patents

一种基于全控型ac/dc换流器的直流侧故障穿越控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108736503B
CN108736503B CN201810713499.9A CN201810713499A CN108736503B CN 108736503 B CN108736503 B CN 108736503B CN 201810713499 A CN201810713499 A CN 201810713499A CN 108736503 B CN108736503 B CN 108736503B
Authority
CN
China
Prior art keywords
converter
direct current
fully
controlled
direct
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810713499.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108736503A (zh
Inventor
周念成
王强钢
吴佳芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN201810713499.9A priority Critical patent/CN108736503B/zh
Publication of CN108736503A publication Critical patent/CN108736503A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108736503B publication Critical patent/CN108736503B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于全控型AC/DC换流器的直流侧故障穿越控制方法，确定直流电网正常运行时全控型AC/DC换流器的直流电压Udc和直流电流Idc的运行范围，确定直流电网短路故障时全控型AC/DC换流器能够保持故障穿越运行的直流电压运行范围；判断全控型AC/DC换流器是否能够运行在故障穿越状态：若是，则切换至故障穿越状态；若否，则切换至闭锁状态；计算全控型AC/DC在故障穿越运行状态时的直流电流参考值，以直流电流参考值向直流电网输出直流电流，从而为发生短路故障的直流电网提供直流电流支持。本发明解决了现有技术中未能准确对AC/DC换流器直流侧进行故障穿越控制的技术问题，能够准确、有效地实现换流器直流侧故障穿越控制。

Description

一种基于全控型AC/DC换流器的直流侧故障穿越控制方法
技术领域
本发明涉及电力系统运维技术领域，具体涉及一种基于全控型AC/DC换流器的直流侧故障穿越控制方法。
背景技术
目前，电网对于AC/DC换流器的故障穿越需求越来越高。在电网发生故障后，故障电流快速上升，将严重危及系统中的相关电气设备，此时具备良好故障穿越能力的AC/DC换流器可以保证系统的安全可靠运行。同时，在远距离大容量直流输电场合中，直流线路通常采用架空线，线路容易发生短路、闪络等暂时性故障，然而目前的柔性直流技术无法像传统直流技术那样单纯依靠AC/DC换流器控制来完成直流侧故障的清除。因此，为了将柔性直流技术推广到远距离大容量架空线输电场合，对AC/DC换流器的故障穿越能力提出了更高的要求。
交流电网发生短路故障时，换流器按低电压穿越能力要求在预定的时间内保持不脱网运行，同时还需向交流电网提供无功电流支持。由国标GB/T32826-2016建模导则要求，可以得到换流器的交流侧故障穿越控制及保护闭锁结构。同样，直流电网发生短路故障时，直流侧电压出现跌落，换流器根据故障后直流电压大小具有一定的故障穿越能力。然而，目前国标中关于换流器的直流侧故障穿越控制还没有明确要求。因此，需要对直流电网故障时换流器的故障穿越控制进行分析。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于全控型AC/DC换流器的直流侧故障穿越控制方法，解决现有技术中未能准确对AC/DC换流器直流侧进行故障穿越控制的技术问题，能够准确、有效地实现换流器直流侧故障穿越控制。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种基于全控型AC/DC换流器的直流侧故障穿越控制方法，全控型AC/DC换流器用于混联交流电网与直流电网，包括以下步骤：
步骤1：确定直流电网正常运行时全控型AC/DC换流器的直流电压Udc和直流电流Idc的运行范围：在输出容量约束|Udc×Idc|≤Pmax下，直流电压的运行范围Udc∈[Udc min,Udc max]，直流电流的运行范围Idc∈[Idc min,Idc max]，其中，Pmax为最大输出容量；Udc min、Udc max分别为全控型AC/DC换流器正常运行的直流电压最小值、直流电压最大值；Idc min、Idc max分别为全控型AC/DC换流器正常运行的直流电流最小值、直流电流最大值；
步骤2：确定直流电网短路故障时全控型AC/DC换流器能够保持故障穿越运行的直流电压运行范围：[Udc min f,Udc min]；其中，Udc min f为全控型AC/DC换流器能够保持故障穿越运行的直流电压最小值，Udc min为全控型AC/DC换流器正常运行的直流电压最小值；
步骤3：当发生直流电网短路故障时，根据全控型AC/DC换流器的直流电压跌落幅度判断全控型AC/DC换流器是否能够运行在故障穿越状态：
若全控型AC/DC换流器的直流电压跌落至[Udc min f,Udc min]以外，则全控型AC/DC换流器切换至闭锁状态并退出运行；
若全控型AC/DC换流器的直流电压跌落至[Udc min f,Udc min]内，则全控型AC/DC换流器能够运行在故障穿越状态，进入步骤4；
步骤4：全控型AC/DC换流器切换至故障穿越状态，并计算全控型AC/DC在故障穿越运行状态时的直流电流参考值；
步骤5：全控型AC/DC换流器以直流电流参考值向直流电网输出直流电流，从而为发生短路故障的直流电网提供直流电流支持。
优选的，全控型AC/DC在故障穿越运行状态时，第i个全控型AC/DC换流器输出的直流电流参考值Idcrefi按如下公式计算：
Figure BDA0001717127130000031
其中，UDi表示直流电网短路故障时，第i个全控型AC/DC换流器的直流电压；Idcf 0i为第i个全控型AC/DC换流器的零电压穿越直流电流，Idcfmi为第i个全控型AC/DC的低电压穿越直流电流，Kdcfi为第i个换流器的低电压穿越直流电流支撑系数。
优选的，步骤3中，还通过以下条件判断全控型AC/DC换流器是否能够运行在故障穿越状态：直流电网短路故障时，全控型AC/DC换流器是否发生过流、过/欠压、过/欠频率等保护动作；若是，则全控型AC/DC换流器切换至闭锁状态并退出运行；若否，并且满足全控型AC/DC换流器的直流电压跌落至[Udc min f,Udc min]内，则表明全控型AC/DC换流器能够运行在故障穿越状态。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的基于全控型AC/DC换流器的直流侧故障穿越控制方法在保障电网安全的基础上进行，故障穿越控制，为发生短路故障的直流电网提供电流支持，以提高直流电网的故障恢复能力，对保证电网的安全稳定运行具有重要意义。
2、本发明的控制方法能够确保在直流电网故障时，全控型AC/DC换流器输出的直流电流能够跟踪直流电流参考值，并且直流电网跌落幅度越大，UDi则越小，那么根据直流电流参考值Idcrefi的计算公式可知，直流电网跌落幅度越大，直流电流参考值越大，从而全控型AC/DC换流器向直流电网注入的直流电流也越大，能够增强直流电网故障恢复能力。
3、在判断全控型AC/DC换流器是否能够运行在故障穿越状态时，结合直流电网跌落幅度与全控型AC/DC换流器是否发生保护动作进行判断，能够提高电网运行的安全性，避免强行进行故障穿越加重电网。
附图说明
图1是直流电网短路故障时全控型AC/DC换流器直流电压和直流电流运行区域；
图2是全控型AC/DC换流器故障穿越控制方法的逻辑原理图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施方式对本发明作进一步的详细说明。现提出一种基于直流电流支持的换流器直流侧故障穿越控制方法，可增强直流电网的故障恢复能力，具有重要的学术意义和工程价值。
一种基于全控型AC/DC换流器的直流侧故障穿越控制方法，全控型AC/DC换流器用于混联交流电网与直流电网，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：确定直流电网正常运行时全控型AC/DC换流器的直流电压Udc和直流电流Idc的运行范围：在输出容量约束|Udc×Idc|≤Pmax下，直流电压的运行范围Udc∈[Udc min,Udc max]，直流电流的运行范围Idc∈[Idc min,Idc max]，其中，Pmax为最大输出容量；Udc min、Udc max分别为全控型AC/DC换流器正常运行的直流电压最小值、直流电压最大值；Idc min、Idc max分别为全控型AC/DC换流器正常运行的直流电流最小值、直流电流最大值；
步骤2：如图1所示，确定直流电网短路故障时全控型AC/DC换流器能够保持故障穿越运行的直流电压运行范围：[Udc min f,Udc min]；其中，Udc min f为全控型AC/DC换流器能够保持故障穿越运行的直流电压最小值，Udc min为全控型AC/DC换流器正常运行的直流电压最小值；
步骤3：当发生直流电网短路故障时，根据全控型AC/DC换流器的直流电压跌落幅度判断全控型AC/DC换流器是否能够运行在故障穿越状态：
若全控型AC/DC换流器的直流电压跌落至[Udc min f,Udc min]以外，则全控型AC/DC换流器切换至闭锁状态并退出运行；
若全控型AC/DC换流器的直流电压跌落至[Udc min f,Udc min]内，则全控型AC/DC换流器能够运行在故障穿越状态，进入步骤4；
步骤4：全控型AC/DC换流器切换至故障穿越状态，并计算全控型AC/DC在故障穿越运行状态时的直流电流参考值；
步骤5：全控型AC/DC换流器以直流电流参考值向直流电网输出直流电流，从而为发生短路故障的直流电网提供直流电流支持。
本发明的基于全控型AC/DC换流器的直流侧故障穿越控制方法在保障电网安全的基础上进行，故障穿越控制，为发生短路故障的直流电网提供电流支持，以提高直流电网的故障恢复能力，对保证电网的安全稳定运行具有重要意义。
本具体实施方式中，如图2所示，全控型AC/DC在故障穿越运行状态时，第i个全控型AC/DC换流器输出的直流电流参考值Idcrefi按如下公式计算：
Figure BDA0001717127130000051
其中，UDi表示直流电网短路故障时，第i个全控型AC/DC换流器的直流电压；Idcf0i为第i个全控型AC/DC换流器的零电压穿越直流电流，Idcfmi为第i个全控型AC/DC的低电压穿越直流电流，Kdcfi为第i个换流器的低电压穿越直流电流支撑系数。
本发明的控制方法能够确保在直流电网故障时，全控型AC/DC换流器输出的直流电流能够跟踪直流电流参考值，并且直流电网跌落幅度越大，UDi则越小，那么根据直流电流参考值Idcrefi的计算公式可知，直流电网跌落幅度越大，直流电流参考值越大，从而全控型AC/DC换流器向直流电网注入的直流电流也越大，能够增强直流电网故障恢复能力。
本具体实施方式中，步骤3中，还通过以下条件判断全控型AC/DC换流器是否能够运行在故障穿越状态：直流电网短路故障时，全控型AC/DC换流器是否发生过流、过/欠压、过/欠频率等保护动作；若是，则全控型AC/DC换流器切换至闭锁状态并退出运行；若否，并且满足全控型AC/DC换流器的直流电压跌落至[Udc min f,Udc min]内，则表明全控型AC/DC换流器能够运行在故障穿越状态。
在判断全控型AC/DC换流器是否能够运行在故障穿越状态时，结合直流电网跌落幅度与全控型AC/DC换流器是否发生保护动作进行判断，能够提高电网运行的安全性，避免强行进行故障穿越加重电网。

Claims (2)

1.一种基于全控型AC/DC换流器的直流侧故障穿越控制方法，全控型AC/DC换流器用于混联交流电网与直流电网，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：确定直流电网正常运行时全控型AC/DC换流器的直流电压Udc和直流电流Idc的运行范围：在输出容量约束|Udc×Idc|≤Pmax下，直流电压的运行范围Udc∈[Udc min,Udc max]，直流电流的运行范围Idc∈[Idc min,Idc max]，其中，Pmax为最大输出容量；Udc min、Udc max分别为全控型AC/DC换流器正常运行的直流电压最小值、直流电压最大值；Idc min、Idc max分别为全控型AC/DC换流器正常运行的直流电流最小值、直流电流最大值；
步骤2：确定直流电网短路故障时全控型AC/DC换流器能够保持故障穿越运行的直流电压运行范围：[Udc min f,Udc min]；其中，Udc min f为全控型AC/DC换流器能够保持故障穿越运行的直流电压最小值，Udc min为全控型AC/DC换流器正常运行的直流电压最小值；
步骤3：当发生直流电网短路故障时，根据全控型AC/DC换流器的直流电压跌落幅度判断全控型AC/DC换流器是否能够运行在故障穿越状态：
若全控型AC/DC换流器的直流电压跌落至[Udc min f,Udc min]以外，则全控型AC/DC换流器切换至闭锁状态并退出运行；
若全控型AC/DC换流器的直流电压跌落至[Udc min f,Udc min]内，则全控型AC/DC换流器能够运行在故障穿越状态，进入步骤4；
步骤4：全控型AC/DC换流器切换至故障穿越状态，并计算全控型AC/DC在故障穿越运行状态时的直流电流参考值；
步骤5：全控型AC/DC换流器以直流电流参考值向直流电网输出直流电流，从而为发生短路故障的直流电网提供直流电流支持；
全控型AC/DC在故障穿越运行状态时，第i个全控型AC/DC换流器输出的直流电流参考值Idcrefi按如下公式计算：
Figure FDA0002551004740000021
其中，UDi表示直流电网短路故障时，第i个全控型AC/DC换流器的直流电压；Idcf0i为第i个全控型AC/DC换流器的零电压穿越直流电流，Idcfmi为第i个全控型AC/DC的低电压穿越直流电流，Kdcfi为第i个换流器的低电压穿越直流电流支撑系数；
全控型AC/DC换流器输出的直流电流能够跟踪直流电流参考值，并且直流电网跌落幅度越大，UDi则越小，那么根据直流电流参考值Idcrefi的计算公式可知，直流电网跌落幅度越大，直流电流参考值越大，从而全控型AC/DC换流器向直流电网注入的直流电流也越大，能够增强直流电网故障恢复能力。
2.根据权利要求1所述的基于全控型AC/DC换流器的直流侧故障穿越控制方法，其特征在于：步骤3中，还通过以下条件判断全控型AC/DC换流器是否能够运行在故障穿越状态：直流电网短路故障时，全控型AC/DC换流器是否发生过流保护动作、过/欠压保护动作或过/欠频率保护动作；若是，则全控型AC/DC换流器切换至闭锁状态并退出运行；若否，并且满足全控型AC/DC换流器的直流电压跌落至[Udc min f,Udc min]内，则表明全控型AC/DC换流器能够运行在故障穿越状态。
CN201810713499.9A 2018-06-29 2018-06-29 一种基于全控型ac/dc换流器的直流侧故障穿越控制方法 Active CN108736503B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810713499.9A CN108736503B (zh) 2018-06-29 2018-06-29 一种基于全控型ac/dc换流器的直流侧故障穿越控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810713499.9A CN108736503B (zh) 2018-06-29 2018-06-29 一种基于全控型ac/dc换流器的直流侧故障穿越控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108736503A CN108736503A (zh) 2018-11-02
CN108736503B true CN108736503B (zh) 2020-08-25

Family

ID=63925839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810713499.9A Active CN108736503B (zh) 2018-06-29 2018-06-29 一种基于全控型ac/dc换流器的直流侧故障穿越控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108736503B (zh)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108199571A (zh) * 2018-03-05 2018-06-22 南京南瑞继保电气有限公司 一种换流器保护电路和保护方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN108736503A (zh) 2018-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110417042B (zh) 一种抑制直流系统连续换相失败的安全控制方法和系统
CN104269878A (zh) 一种可提供无功支撑的并网光伏发电系统低电压穿越控制方法
Kontos et al. Optimization of limiting reactors design for DC fault protection of multi-terminal HVDC networks
CN103618305B (zh) 多端柔性直流输电系统使用隔离开关带电接入的方法
CN103414182A (zh) 一种柔性直流输电系统从并列转为孤岛运行的平滑切换方法
CN107294073B (zh) 一种混合拓扑直流断路器的控制保护系统
CN103066557A (zh) 一种模块化多电平柔性直流系统直流故障过电压抑制方法
CN104362616A (zh) 全桥子模块模块化多电平换流器直流短路故障穿越方法
CN103618330A (zh) 一种使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法
CN107846042A (zh) 一种提高火电机组辅机变频器高低压穿越能力的方法
CN106849147B (zh) 一种减小直流输电换相失败机率的控制方法
CN102820646A (zh) 一种柔性直流输电系统电网故障穿越控制装置及方法
CN103746400B (zh) 一种高压直流输电最后断路器及最后线路保护方法
CN108736503B (zh) 一种基于全控型ac/dc换流器的直流侧故障穿越控制方法
CN109149614A (zh) 一种交直流混联系统交流线路重合闸方式整定方法
CN111276995A (zh) 用于海上风电柔直送出系统的功率平衡装置及控制方法
CN110943470B (zh) 一种特高压交直流电网暂态能量耗散系统控制方法
CN107785921B (zh) 基于柔性直流输电技术的城市电网分区互联运行调度方法
CN110896247A (zh) 母联开关自动控制系统
CN110165641B (zh) 柔性直流输电系统中直流断路器的重合方法
CN109510226A (zh) 一种柔性直流输电系统低压限流方法
CN109361232B (zh) 一种控制特高压直流分层馈入电网电压稳定的方法及系统
CN114156955A (zh) 一种直流配电网的防孤岛检测方法、系统及其控制方法
CN113629669B (zh) 基于快速开关的短路电流柔性限制方法
Niaki et al. On systematic DC fault-ride-through of multi-terminal MMC-HVDC grids

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant